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关键词:机械零件课程设计 教学方法 教学效果
机械零件课程设计是工科类中等专业学校学生第一次比较全面地运用所学的专业理论知识和生产实践知识,并借助设计资料、标准、规范和一些经验数据进行的综合设计训练。机械零件课程设计是一门实践教学课,其目的是培养学生理论联系实际的设计思想,让学生掌握机械设计的一般方法,能利用所学知识解决工程实际问题。通过学习,最终让学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤,同时对学生进行基本技能训练,例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料(手册、标准、图册和规范等),让学生了解、掌握常用机械零件、机械制图、机械传动装置、简单机械的设计过程和实施步骤。
机械零件课程设计的课题很多,而选择带式运输机的设计计算为零件课程设计的典型题目,其难易程度符合工科类中等专业学校教学大纲的要求。内容包括电动机功率及类型的选择、带传动和齿轮传动的设计计算、轴和键的设计计算、轴承的选择和轴承寿命的计算以及减速箱的结构和附件的设计等。就课题的工作量来说,除上述内容外,学生还需完成减速箱的装配图和部分零件工作图。对于理论知识与实践经验均不足的中专学生来说,要在规定的时间内圆满完成以上任务不是一件容易的事情。
采用什么样的教学方法来指导学生,以较高的效率完成这一设计工作呢?笔者认为,采用“分步教学法”(即一看、二讲、三讨论、四总结、五答辩),指导学生进行机械零件课程设计,可以较好地达到预期目的。
一、看
要进行机械零件设计,必须认识设计对象。鉴于机械零件设计一般安排在下厂实习以前,学生现有的实践经验不足,因此必须由指导老师带学生到实习工厂进行一次减速箱的现场拆装,使学生对减速箱的组成、类型、结构、附件和作用以及机械传动装置有一个完整的感性认识。若条件许可,教师最好一并介绍几种外形各异、采用不同类型传动方式的减速箱,以开阔学生视野。
二、讲
指导老师的讲授包括平时的机械零件理论课程讲授和进行零件课程设计时的讲授两部分。首先,对于教材的讲授,要有的放矢地提出理论课结束后将要进行的机械零件课程设计任务。如带式运输机,教师要概略地阐述在带式运输机的设计过程中将要遇到哪些问题,用哪些知识去解决,把机械零件的各章内容用一个实际问题有机地联系起来。这样,学生学习时就可以不断地体会教材本身的完整性和各章之间的相对独立性,从而带着带式运输机这个待解决的实际问题积累知识,为机械零件课程设计打下坚实的基础。其次,在讲授机械零件课程设计初期,学生已经掌握了一定的设计知识,但接到具体的设计任务时却往往感到不知从何下手,即对机械零件课程设计的程序缺乏全面了解。在这个阶段,教师讲授的重点则要结合课题讲清设计程序、步骤以及在设计过程中应正确对待的一些问题,如查阅已有资料与创新的关系,正确使用标准和规范,零件强度、刚度的计算与结构和工艺要求的关系,以及如何处理计算与图幅的比例关系等。在讲授传动装置的总体设计时,教师要求学生按照规定的传动方案选定电动机的功率、型号,合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数等,具体的运算过程留给学生自己完成。
三、讨论
经过减速机实地拆装和教师的讲授,学生们对带式运输机的整体设计过程已经比较清楚,即可按照“三边设计法”(即边画图、边计算、边修改)进行设计计算。在这一阶段,教师工作的重点应转到观察发现学生们在设计过程中出现的错误上来,特别是一些共性错误,进行归纳分类,为机械零件课程设计答辩收集资料。在适当的时候,教师可组织讨论,让学生自己提出纠正错误的办法。在讨论中,教师只作启发性的引导,经过讨论待问题已基本清楚时,再由教师作总结性发言。这种讨论大致要经过两轮,第一轮要解决传动装置的总体设计和传动零件设计计算中出现的问题,第二轮要解决减速箱的结构、附件及在工作过程中可能出现的问题。
四、总结
总结,即整理编写设计计算说明书。设计计算说明书是图纸设计的理论依据,又是设计计算过程的整理和总结,它是设计工作的一个重要组成部分。毫无疑问,学生自我总结、编写设计计算说明书的过程是独立获取知识的过程。通过总结,学生回过头来系统地分析整个设计过程中存在的问题,进行必要的更正和修改。同时还可以通过这一典型的课题设计,从中悟出一般机械设计所遵循的普通规律,举一反三。在这一阶段,教师要提出统一要求。
五、答辩
答辩是机械零件课题设计的最后一个教学环节。学生准备答辩的过程是一个不断深化设计知识的过程。课程设计完成后的全部图纸与说明书应有设计者和指导教师的签名,未经指导教师签名的设计不能参加答辩。由指导教师组成答辩小组按设计小组进行答辩。答辩时按说明书编写顺序,设计者首先对自己的设计进行5~10分钟的讲解,说明主要解决的问题,然后回答教师的提问。每位学生的答辩时间不超过15分钟。课程设计成绩根据学生平时设计情况、课程设计质量以及答辩情况,由答辩小组综合衡量、讨论评定。本课程设计成绩为百分制,其中平时表现占30%,以做课程设计时的表现为主要依据;设计质量占50%;答辩占20%。
关键词:电子技术;课程设计;职业技能;创新能力
1.引言
模拟电子技术课程设计(模电设计)是电子类专业学生的第一门课程设计,它是模拟电子技术课程的重要和必要的补充。模拟电子技术课程设计的有效开展对加深模拟电子技术基本理论的理解,提高学生的设计能力、动手能力、软件仿真能力、总结报告能力及学生之间的协作协调人际交往能力都有一定的作用。总之,通过模拟电子技术课程设计课可以提高学生的综合能力。反之,模电课程设计流于形式,学生找一个简单电路焊接上应付了事,甚至电路都是别的学生代劳的。这不仅浪费时间,而且为以后的设计课程产生消极的影响,学生认为凡是设计类课程都可以混过去。并且课程设计导致消极学风,对学生专业课程的学习、职业技能的培养及未来的职业生涯都非常不利[1]-[3]。所以,研究如何搞好模电的课程设计是非常必要和重要的。根据我院多年的课程设计经验和自己的教学实践,我从思想上重视、加强过程管理、贯穿职业技能培养这三方面加强模电课程设计的教学。
2.思想上重视
课程设计是工程实践课,其目的不仅仅是巩固、深化补充和扩展理论课的教学效果,课程设计在提高学生的职业技能、工程素质和创新能力上起到关键的作用[4]。工程课程设计人数多上课分散,真正负责的教师的实际工作量比较大,如果教师责任感不强,学生不认真对待,课程设计就比较容易流于形式。首先教学管理部门应给予特殊的重视。教务处实践管理科应该亲自过问督促,亲自检查抽查学生的上课情况,并把意见和建议及时反馈给学院,以便及时纠正。建议督学对设计课程给予关注,及时提出宝贵意见。教学院长或系主任应全程跟踪管理。其次,课程设计之前要给学生开一次动员会,让学生明确课程设计的目的和意义,提出相应的要求。让学生在思想深处真正认识到课程设计的重要性和必要性,让学生积极主动地以极大的热情投入模电课程设计学习中。给学生开动员会,要求指导教师必须参加,让教师对课程设计给予足够的重视。
3.加强过程管理
(1)把好用人关(选择好指导教师)教师的良好的工作态度和工作作风具有很大的表率作用,这对学生的素质有正面的影响,教师应该表现出认真、负责、严谨、周密的态度,在指导课程设计时在设计前的准备、设计中的管理及设计后的总结中都进行精心的准备、组织和安排。选择好指导教师是非常重要的,它直接决定模电课程设计的成效。应选择对模电理论比较熟悉、实践技能比较好、责任心比较强的教师参加,不能因为要平衡工作量,而选用一些对模电理论不太熟悉、实践技能比较差的教师,这样做对学校、学生和教师都是不负责任的。这样的指导教师往往处于很尴尬的状态,学生也很茫然。学生作品出现实际问题教师不知怎么调,学生问的理论问题教师解决不了,只好硬挺或躲着学生。但这并不是说,年轻没经验的老师就不能上设计课。他们可以把模电理论好好复习,然后选择一些设计题目反复做一下,积累一些经验,经考核达到要求后再参加课程设计的指导。(2)把好选题关首先是审查指导教师所出的选题报告,选题报告应有明确的设计要求、设计目的和注意事项及所需的基本理论和主要参考书。题目应该是学生综合利用所学的模电知识,再利用参考资料能设计出来的,最好是有声光指示,可以提高学生的兴趣。但要力戒花哨,禁止超范围的设计题目,如利用数字电路做出的或者在网上等查处的高难度的电路。这样的电路学生只是照图焊接并未得到实益,教师和学生都不要有电路越复杂越好的攀比心理,要看学生是否得到实际利益,即要以有利于培养学生的职业技能和创新能能力为宗旨。选题的难度要有ABC等级,以适合不同水平的学生选做。选题也不宜过于简单,比如有的题目是设计输出电压为12伏的集成稳压电源,这样的题目仿真、焊接及报告两三个学时就完事,其他时间学生就浪费掉,学生在课程设计中也没学到什么东西,最多就相当于一次模拟电路实验。题目最好能综合放大、振荡、滤波、电源等模拟电子技术的基本内容,让学生有抓手,即所谓“跳一跳够得着”的内容,严禁过难和过于简单的题目。一个指导教师(或两位),所带的学生是一大组,一大组中的所有题目尽量涉及模电所有内容,以便学生互相交流,全面复习和提升对模电知识的理解。其次是学生选题,原则上学生要在教师出的题目中根据自己的学习状况选择适和自己的题目,但学生可根据自己的能力和爱好自选题目,自选题目的难度要适中,经过指导教师的允许。同时也要注意的是以往课程设计只允许每个同学选一个题目即“单选”,但对于能力较强的学生应支持和鼓励他“多选”。同时要求一般学生不单单熟悉自己题目的设计方法,更要在课程设计期间熟悉其他学生的设计方法(至少熟悉同组的其他题目),可以不焊接电路只做软件仿真。总之,选题要切合实际、分量适当、理论性要求高、技术性要求适当。(3)把好时间关课程设计时间选择很重要,它关系到课程设计的质量。摸电课程设计可以选择集中时间停课进行,也可以选择不停课分散进行。集中停课进行可以安排在学期初,前三周进行。这样在上学期的期末就应该把题目布置下去,学生在假期可以对模拟电子技术进行复习、查资料、简单的设计等准备工作,开学就可直接进入正题。分散时间进行效果相对较好,缺点是战线拉得较长,教师投入的工作量较大。但如果真正把课程设计搞好,还是应该选择分散时间进行,如每周两个晚上连续12周。学生可以有充足的时间对自己的设计进行完善。(4)把好验收关和成绩评定关建立三级验收制度,即组内验收,年级统一验收,学院对各组抽查验收。验收时先由各组教师组织学生进行组内验收,然后由基础电子教研室组织年级验收,最后由学院组织抽查验收。这样可引起学生和教师的充分重视,使应付了事的学生大大减少。验收时可从选题的难度、设计的情况、焊接的质量、布局的好坏及原理的叙述和回答问题等方面进行。实行两级成绩评定,即教师打分和学生打分。成绩评定工作很重要,它不仅能反映出学生设计的好坏,而且影响学生的积极性,对以后的设计课程会产生积极或消极的影响。要让设计好的学生得到好成绩,让不认真的学生不能蒙混下去。为此学生成绩可以由教师打分学生打分两部分组成,教师打分可占70%,主要有出勤成绩、报告成绩、作品质量成绩和学生对设计原理的叙述及回答教师提的问题。学生打分占30%,主要反映作品是否是自己做的及该学生在组内协作的能力。
4.贯穿职业技能培养
在模拟电路课程设计中要始终强调培养学生的基本技能的训练,如:原件识别与测试、常用仪器的使用、资料的查询和电路的仿真、焊接技术、基本设计能力、设计报告基本写作的训练及设计可行性论证的语言表达能力等。(1)设计能力培养选完题目后,学生可以根据题目的要求,选择合理的设计方案。方案确立后分组对方案进行讨论,每位学生都要对自己的设计方案进行论证,这样也锻炼学生的逻辑思维和语言表达能力,同时也可以是学生之间互相借鉴,取长补短,也对其他学生的题目的设计有所了解。教师要对学生的设计方案细致的研究,提出改进措施。(2)创新能力培养模拟电子技术课程设计要有真正的设计内容,哪管是其中的一部分,绝不能变成电路组装。如果学生只是按照教师给的电路或在网上找的电路进行组装,调试成功后上交一个作品,那就意义不大。作品必须是学生自己利用模拟电路的相关知识设计出来的,当然教师要给予相应的指导,而不能布置完题目就撒手不管。退一步说,即使个别学生按照现成的电路组装的,其中一定要再加一些自己设计的附加功能。否则就不能称得上设计,也不能培养学生的职业技能和创新能力。(3)动手能力培养焊接技术是实践技能的一项重要指标,指导教师首先要指导学生进行拆件练习,可用利用以往课程设计的废板。拆集成电路元件时可首先让学生练习使用传统的吸锡线,熟练后再练习使用吸锡烙铁进行拆卸。在正式焊接作品前,先指导学生利用旧板和拆下的旧件进行焊接练习,焊接出两个作品后再进行正式作品的焊接。焊接前应该指导学生如何进行元件布局。(4)解决问题能力的培养设计好电路,经仿真成功后就可以焊接调试。学生在焊接时往往有虚焊、漏焊、错焊等现象。学生没有经验,只能逐个元件地找,实在找不出来就只有重焊。重新焊接再不好使,学生就没有办法了,只有求助指导教师,这时指导教师往往代劳,帮助学生查出故障。这种做法是错误的,正确的方法是调试前就教会学生调试方法,教会学生如何诊断判断故障和排除故障,让学生自己调试,出现问题时教师给予及时的指导,这样可以使学生少走弯路,并且锻炼学生分析和解决实际问题的能力。调试完成之后,学生要及时总结分析问题的经验,提高对模拟电子技术课程设计的认识,为解决其他设计课中出现的问题奠定基础。
5.结语
课程设计是学生完成学习—构思—设计—实现的工程训练过,是培养工程师的最初步的训练内容。要做好模拟电路课程设计,需要先做好思想工作,让教师和学生充分重视,要制定一套严格的管理运行程序,选好教师选好题目,选择好时间,抓好三级验收、两极成绩评定和总结工作,这样才能保证模拟电路课程设计的质量,为学生后学设计课程起个好头,为学生创新能力和职业技能的培养奠定基础。
参考文献:
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[关键词]专业课程设计 光电通信 教学模式 实践教学
[中图分类号]TN29
一、引言
目前,随着社会的发展与我国教育体系的逐渐完善,学生综合素质与能力的培养是当前高校人才培养的重点。能综合应用专业理论知识解决实际问题,具有较强的创造力和敏锐的观察力等都是能力的具体体现。实践教学是培养学生能力的重要环节,而注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,已成为各大高校实践教学的指导思想。专业课程设计属于实践教学的主要环节之一,其旨在培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,也是对前期理论与实践教学效果的检验[1-3]。为实现“设计型”人才培养,在专业课程设计中同样需要加强学生的实践创新思维引导。
“信息工程(光电通信)”专业是本校电子信息工程学院新发展的本科专业方向之一,其相对应的教学体系还处于不断探索与发展的阶段。目前,专业课程设计安排在大四秋季学期,共3周时间。在过去几年,专业课程设计都采用“信息工程”大专业统一进行的模式,内容一般包括4次讲课、5个基本实验和1个完整的专题设计。其目标是通过几个基本实验使学生了解典型的电路或系统结构、分析方法和设计实现方法;通过专题设计是学生能够综合运用专业知识、EDA设计工具、新器件、新方法解决专业问题。因此,本专业过去的课程设计采用了传统的组织模式,学生的参与热情不高;专业课程设计的内容也没有体现“光电通信”专业的特点。
针对上述问题,我们对本专业的课程设计教学模式进行了改革,并根据学生已有的专业知识结构,设置具有“光电通信”专业特点的课程设计题目,使学生能应用现有理论知识解决一定的实际问题,在设计能力方面有所提高,为毕业设计及以后步入社会参加工作奠定基础。
二、课程设计的教学模式
为使学生在最短的时间内掌握尽可能多得知识,平时的课堂教学大多采用教师讲授,学生被动式获取知识的模式。专业课程设计的教学不同于平时的课堂教学,应采用学生为主、教师为辅的方式。借鉴校内外其它专业课程设计的组织模式,并结合本校“光电通信”专业现有的教学体系结构,将本专业的课程设计分为三个阶段,即准备阶段、实施阶段和验收阶段[4]。
1)准备阶段。指导教师以加深基础知识、增强综合应用知识能力和提高创新研究能力为主线,制定合理的教学大纲,根据学生已有的专业知识结构,设置课程设计题目,在此过程中尽量做到以下几点:①设计内容具有一定的实用价值;②在突出本专业课程重点内容的基础上所覆盖的知识面尽可能广;③有利于学生综合能力的培养;④难易适中,并具有一定的挑战性。针对设计内容中学生还未学到的理论,安排理论辅导课。
学生根据大纲提供的课程设计选题范围,并结合个人爱好及特长确定题目,为保证每个学生都有一定的工作量,需限制每个题目的选择人数。题目选定之后,组织小组内讨论,明确个人分工。
2)实施阶段。学生通过查阅文献,组内讨论,运用所学知识对选定的题目进行分析、设计,完成设计内容。在此过程中,学生要做到以下几点:①明确设计任务与要求;②提出设计方案,给出总体原理框图;③对所选方案进行理论分析、仿真或实验;④讨论设计结果的可行性。
在此环节,教师进行启发与引导,只讲解难点,充分尊重学生的设计思想,并在中期检查每组设计的进展情况,及时指出其中可能存在的原理错误及设计缺陷,对于细节上的小错误,可以由学生自己在实践中自己发现和修改。
3)验收阶段。学生进行总结,完成课程设计报告并进行结果演示与答辩。教师根据学生在课程设计过程中的总体表现、书面总结报告、设计结果演示及答辩情况评定最后的成绩。
在上述三个阶段中,学生是主体,教师的任务在于抓住关键环节组织教学,将启发式教学、讨论式教学和研究式教学融会其中,给学生最大的发挥空间,最大程度发挥学生的自主能动性,启发其创造性思维,培养其综合应用专业知识解决实际问题的能力及团队合作精神。
三、课程设计的实践
按照上述课程设计的组织模式,本专业的课程设计已完成了三次实践。下面分阶段总结实践情况。
1)在准备阶段,充分利用现有的资源和条件,并结合学生的知识结构,设置了9个专业课程设计题目,如表1所示。表中的设计内容以光通信及光信息处理中常用的光器件设计和光学成像原理应用为主,其中包括4个应用型和5个设计型题目,具体内容稍有难易差别,学生根据自己的专长和基础水平,选择相应的设计题目,每个设计题目由3名学生分工完成。此外,根据学生当前还缺少的专业知识,相应地安排了6学时的理论课及2学时的答疑时间。
2)在实施阶段,学生通过查阅文献和组内讨论完成设计内容,在中期检查中,每个学生进行阶段总结,汇报设计任务进展情况及存在的问题,教师引导学生多方位、多角度地分析问题,提示解决问题的思路与方法,学生进一步查阅文献资料,完成设计任务。
3)在验收阶段,学生总结课程设计内容,撰写报告,并进行结果演示和现场答辩。最后考核包括了平时表现、书面报告及答辩三部分成绩,分别占总成绩的20%、60%和20%。这样的考核方式将评价标准分解在了学生课程设计的三个阶段中,因而可以比较全面、公正地反映学生完成课程设计的情况。
四、实践效果及存在的问题
从最后的考核结果来看,80%以上的学生态度认真,能主动找老师答疑;每组都实现了课程设计的内容,有的组还进行了扩展;有半数以上的学生总结了自己在课程设计中遇到的问题、解决的方法和收获体会,还有学生指出了当前结果的不完善之处。同时,也存在个别学生自己不做,抄袭别人的情况。另外,在课程设计总结报告中要求对结果进行讨论,但从报告及最终答辩情况看,学生对设计结果,主要是结果曲线的讨论很少,大部分学生只是单纯得完成了设计任务,对结果所反映的物理意义及应用价值理解较浅。综合评定后有60%的学生成绩为“良好”以上,也有不到10%的学生为“及格”。
针对实践中存在的问题,今后还需进一步启发学生多查阅文献,了解每个设计题目的实际应用方向,使学生能体会到学有所用,认识到专业课程设计的重要性,尽可能消除个别学生完全不动手的情况,让每组所有的学生都参与到课程设计中来。
五、学生的体会
学生在书面总结报告中这样写道:“虽然在设计的过程中,由于各种各样的原因,在一开始并没有想象中的那么顺利,但是在不断地停滞不前中,发现问题,解决问题,与此同时大脑得到充实,知识得到丰富,思维更加敏锐,总之是受益匪浅。”
“通过这次课程设计,我认识到理论方面的知识也是比较有趣的,结合以往学到的一些知识,比较顺利地解决了课设中遇到的问题,更加激发起了我学习的热情。”
“对于知识,需要经常回顾,否则再熟悉的技术也会变得非常陌生。”
“通过这次课程设计,我加深了对专业知识的认识,学到了不少新的知识,也锻炼了我程序编写的能力。同时,小组的同学,相互协助,各司其职,也是我们能顺利完成这个设计题目的重要原因。”
从这些切身的体会可以看出,学生对本专业课程设计的积极性比较高,在专业知识应用与设计能力方面都得到了一定的锻炼,并对团队合作的重要性也有了更高的认识。
六、结束语
专业课程设计是学生大学教育期间各阶段所学知识回顾和提高的过程,是培养学生实践能力的重要环节。结合本校“光电通信”专业的教学体系现状,我们对本专业课程设计的教学模式进行了初步的改革与实践。在实践中注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,尽可能调动学生的主观能动性,从课程设计的选题、查阅文献、任务分工,到设计内容的实现、调试与总结答辩,都由学生自己完成,取得了较好的实践效果。但仍然存在一定问题,在今后的实践教学中还需不断探讨本专业课程设计的内容和组织模式,从多方面激发学生的学习兴趣,进一步提高课程设计的质量,使学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中逐步提高综合应用专业知识创新设计的能力。
基金项目:北京航空航天大学本科教学改革立项项目
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【关键词】 机械设计基础 课程设计 质量
【中图分类号】 G710 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)07(b)-0019-03
《机械设计基础》课是高职高专院校机械类及机电类专业的一门主干专业基础课,课程设计是《机械设计基础》理论教学后进行的一个重要的实践性教学环节,是高职学生在校期间第一次较全面的设计训练,其目的是培养学生综合应用机械零件及其它先修课程知识去分析和解决工程实际问题的能力,以进一步巩固、深化、扩展本课程学到的理论知识;通过对通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计,使学生掌握机械设计的一般方法和一般步骤,培养学生独立设计能力;使学生在计算、制图、应用设计资料;熟悉有关国家标准、规范、使用经验数据,进行经验估算等方面接受全面的基本设计训练;另一方面培养学生树立正确的设计思想和严谨的工作作风.提高工程设计及创新的能力。与毕业设计一样,课程设计是工科学生向实际工作过渡的必要的训练手段,对学生将来工作中实践操作能力和各项工作能力的培养有着非常重要的作用。
在目前高职高专教育大环境下,部分高等院校培养目标不再是培养研究型人才,而是培养应用型人才,以适应社会发展对人才的需求。而传统的“以课程设计指导书为蓝本、以教师的程序化指导贯穿始终”的模式已经难以实现这一培养目标,所以探索适应培养目标的教学模式有着重要的意义。
1 《机械设计基础》课程设计的现状及存在的主要问题
1.1 《机械设计基础》课程设计的现状
《机械设计基础》课程设计通常有变速箱、差速器、齿轮传动等课题,但目前,多数学校《机械设计基础》课程设计仍采用具有一般用途的机械传动装置为设计对象,设计课题一般为专用传动中的二级圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器、单级圆锥齿轮减速器等,设计时间一般为两个设计专用周,一般安排在学期末进行。设计内容包括:拟订设计方案;选择电动机类型;运动和动力参数的确定计算;主要传动零件的设计;主要零件工作图及减速器装配图的绘制;设计计算说明书的编写。设计工作量一般为传动运动简图一张;减速器装配图一张,零件图两张及计算说明书一份,最后进行设计答辩。在设计过程中,指导教师对学生进行指导和答疑,同时对学生进行阶段性检查、质疑,以作为整个设计成绩的参考。指导过程中,指导教师一般只作方向性指导,旨在培养学生独立的设计思维、独立分析和解决工程问题的能力。通过设计,大多数学生都感到收获很大。但在《机械设计基础》课程设计中还存在一些应该引起重视和解决的问题。
1.2 《机械设计基础》课程设计存在的主要问题
(1)学生对课程设计的重要性认识不足
在教学过程中,有一部分学生对课程设计的重要性认识不足,缺乏设计的感性经验,缺乏积极性和主动性,也缺乏创新意识,对课程设计持应付态度,敷衍了事,加上设计安排时间紧的因素,为了完成任务东拼西凑,有的学生相互抄袭,甚至在网上下载等,严重影响了课程设计的质量。
(2)学生对先修课程的综合应用能力较差
《机械设计基础》课程设计是对机械制图、互换性与公差、工程力学、金属材料学等先修课程的基本知识、理论结合工程实际的综合应用,也是对这些课程体系中的知识进行重新建构、综合应用的过程。在教学实践中发现学生整合知识的能力较差,比如不能很好地应用力学知识对在外荷载作用下的轴进行精确强度计算校核;在绘图中不能正确应用机械制图基本知识,按照国家制图规范绘制图形等等。
(3)学生缺乏工程实际经验知识
高职学生普遍缺乏工程实际知识,对零部件的结构设计、精度选择、工艺过程等方面的要求只能比照书本、资料进行模仿设计,很少结合工程实际综合考虑进行设计,大多数学生的设计方案可以说纯属“纸上谈兵”型,无工程实际意义。例如在确定减速器及零件的主要尺寸时,注重理论计算结果,不能综合几方面要求来最终确定。由于学生对减速器的制造、安装、调整、维护的工艺过程缺乏实际的感性认识,致使对大量工艺问题缺乏认真考虑,或感到无从下手,不能把零件必须具备的良好工艺性要求贯穿于设计过程中。另外,学生对工厂现有的生产设备、加工手段缺乏认识,因此在设计中对零件的加工精度、装配精度和技术要求的内容提不出合适的要求,制约了课程设计质量。
(4)指导教师角色定位存在问题
不少教师在课程设计指导过程中采用传统的教学模式,缺乏创新,充当保姆角色,表面上看可能提高了设计质量,实际上不注重培养学生的创新思维和独立工作能力,学生的能力没有得到提高。有的教师管理不到位,缺乏过程监督,不注重阶段性考核,只看重最后结果,这两种现象都达不到课程设计的教学目的。
2 提高《机械设计基础》课程设计质量的措施
为使课程设计真正达到培养学生的工程设计意识和创新设计能力,适合新形势下对培养“应用型、技能型”人才提出的新要求,如何改进和提高《机械设计基础》课程设计教学效果,针对学生在课程设计中存在的问题,我们主要采取了以下几种措施。
2.1 充分认识课程设计的重要性,加强实践性教学
在指导课程设计时,上好第一堂动员课,使学生充分认识到课程设计的重要性,其意义不仅仅是掌握机械设计的一般过程和熟悉设计程序,更重要的是对后续课程的学习有着很好的帮助,乃至对以后的就业及能否胜任工作岗位都有着十分重要的影响。在课程设计中应集中精力根据设计题目的要求、条件、数据,做好资料收集、分析资料,认真思考,深入研究,按照设计程序进行设计,培养优化设计思维和能力。
指导教师应把课程设计作为比课堂理论教学更为重要的教学任务,加强责任,认真对待,精心辅导。在指导学生时,要注意辅导方法的应用,应启发、引导学生独立思考和自我反省。开展小组讨论,在讨论中不同的设计思路、观点、认识,得到互补和启发。针对学生缺乏机械工程感性知识的问题,应加强实践性教学环节,应充分利用多媒体、模型和实物讲解;组织学生到工厂参观、实习,让学生有更多的机会观察、了解、认识各类机器的构造、传动关系及工艺流程,以增强、提高学生的工程实际经验。指导教师应积极学习新知识、新技术、新材料的应用,积极参加工程实践,丰富自己的工程经验和工程知识,为学生创造增加感性知识的条件,以便更好地指导设计,提高课程设计质量。
2.2 理论教学与课程设计紧密结合
《机械设计基础》课程设计是在课程理论和实验教学完成后进行的一个实践性教学环节,其设计题目所要求的内容涵盖了课程中大部分内容。在教学中教师应该把理论教学与课程设计紧密结合起来,融合到课程理论教学中,课程设计指导教师应根据以往的指导经验,把课程设计中易出现的问题作为例子讲解;比如讲到齿轮传动时可以结合课程设计讲解轮齿的受力分析、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度计算。可以把课程设计分为带传动、齿轮传动、轴、轴承和电机及箱体设计五个模块,与教材相应练习题结合起来,作为课外练习布置给学生课后完成。这样学生通过训练,积极性得到提高。到进行课程设计时,课题中的理论计算部分已经经过了演练,提高了效率,减少了错误。可以较顺利地完成设计计算说明书的编写,把较多的时间和精力用于结构设计和绘图,提高了课程设计质量。
2.3 改革选题,提高课程设计效果
摒弃“多年一题”的现象,打破传统的教学模式,在设计题目和内容上进行改革。(1)题目要体现教学目标:应根据《机械设计基础》教学大纲要求,针对高职学生特点,设计题目应有较强的典型性和仿真性,选题原则一是要有综合性,能涵盖课程的主要内容;二是可以考虑简单的整机设计;三是难度和工作量要适当,不至于产生畏惧心理而无从下手;四是要有一定的灵活性,有利于激发学生的兴趣和创造性思维;五是题目要学生分工协作完成,有利于培养团队精神。(2)题目要与先修课程衔接:选题要考虑与先修的机械制图、金属工艺学、机械制造基础等课程的衔接。高职《机械设计基础》不涉及复杂的机构、运动学、动力学方面的知识,主要侧重通用零件和简单机械传动机构的结构、特点、应用范围和维护等内容。设计题目不应有太复杂的机构,选以减速器为主体的传动机械装置较为适合高职学生,有利于培养学生结构设计、强度计算、精度设计等方面的能力。(3)题目要注重多样性和挑战性。在实际工作中,我们围绕结构工艺性,按不同的传动方案、原始数据、不同的减速器类型布置课题,使设计课题的难易程度和工作量大小与学生的水平与能力相适应,使设计具有创新性和针对性。
2.4 改革传统的指导形式
现代教育强调以学生为主体,以教师为主导。作为指导教师,一是要改进指导方式,采用分段、个别与集体相结合的动态指导方式。设计前把任务、难点、需要注意的事项交代清楚,要注意针对学识和能力差异,因材施教,做好个别辅导,对缺乏独立思考能力的学生应多采用“启发式”教学法,对积极思考的学生可以采用“讨论法”多鼓励和肯定,一起讨论启发其思维作最优选择设计,然后提出修改意见或建议,对能力较差的学生应耐心辅导、详细讲解,善于发现其优点,及时表扬,帮助其树立信心和养成良好的学习习惯;中期针对易出现的共性问题、错误,集体指导,后期加强检查与纠正。二是要树立正确的指导理念,教师要引导学生变模仿型设计为思考型设计,变逐步讲解为必要提示,变提供详细资料为列出参考书目,鼓励学生积极主动去查手册、找资料,培养他们对各种信息的收集、分析、归纳、整理能力。充分发扬民主,调动学生思维,教师不过早下结论。比如在确定方案阶段,可以增加方案论证,首先由小组学生提出设计方案并阐述其优劣性,然后由学生和教师对方案提出质疑,教师进行总结,给出指导性意见,促进学生主动思考,开阔了学生视野,也培养了学生对知识的应用能力和创新意识。三是要引导学生树立正确的设计思想,设计是一个反复推敲、反复修正、不断创新的过程,要树立严谨的工作作风和坚韧不拔、克服困难的意志。
2.5 加强计算机的应用能力
随着计算机绘图的普及,以及用人单位对高职毕业生职业技能的要求,教学中应注重培养学生的计算机应用能力。对于课程设计中的图纸,可要求学生用计算机绘制并打印。针对以前学生计算机绘图能力普遍较差的状况,在学生上《机械制图》课时,我们要求教师适当加强CAD模块的教学和训练。这样,学生在进行课程设计时既可以把主要精力放在结构设计上,计算机绘图能力又得到了提高,图纸干净整洁,有效地提高了课程设计质量。
2.6 严格控制设计进度
严格控制课程设计进度是提高课程设计教学质量的一项重要措施。学生花费二至三周的时间做课程设计,只有掌握好设计进度,有计划、有步骤地进行才能保质、保量、按时完成。《机械设计基础》课程设计是一项较复杂的工作,不仅计算、绘图工作量大,还要综合应用先修课程相关知识,查阅有关资料和手册,若设计进度快了,就会出现不求甚解的问题,缺乏深入细致的工作,其结果可能是解决了问题的表象,只知其一,不知其二,对机械设计的客观规律、设计思想缺乏认识,达不到教学预期目的。有的学生一开始并不着急,总认为时间充裕,就会出现前松后紧,当感到时间紧了,就加班加点突击设计,不仅难以按时完成设计任务,质量也无法保证。课程设计的进度计划应由指导教师提出,与设计任务书一同发给学生,进度计划应明确设计过程中各阶段所用时间和完成日期,要求学生基本上按进度计划进行。为保证学生能按计划进行,教师应加强过程指导,严格把关,及时检查督促进度和质量,每检查一次,教师都在设计材料上签字,并做好相应记录。
2.7 重视总结、答辩
学生完成设计任务后,要引导学生进行总结。学会总结有助于学生进一步熟悉和掌握设计方法和设计程序,剖析方案优劣,自己在设计中的得失,找出设计中应注意的问题,用以指导自己以后的学习和工作。总结应先由学生进行,教师点评,肯定成绩,指出不足。按照大纲要求,应进行答辩。实践证明答辩是学生升华专业知识、提高口头表达能力和心理素质的有效手段,是教师检查设计质量、全面分析与评估设计思维的必要环节,可以督促学生及时复习和总结知识,搞懂设计中的各个问题。每个学生答辩时间一般在10—15分钟,先由学生自我陈述,阐述设计方案的优缺点、主要流程、总结与体会等,随后由教师和学生自由提问,评定答辩成绩。通过答辩这一环节,学生的设计能力、综合应用能力,应变表达能力都有一个质的飞跃。
2.8 改革成绩评定模式
考核方式在很大程度上左右着学生的学习态度和学习方式,在实践中,教师应该探索出一套既可以激励学生,又能科学考核的成绩评定办法。
加强对设计全过程的考核,以图纸、计算说明书、答辩成绩为主,加强对出勤率、工作态度、进度等环节的过程考核,以及创新意识、独立工作能力等可以在成绩考核中有所体现,进一步培养学生的工程素养。制定科学合理的评分标准,形成良好的考核机制,有利于提高课程设计质量。
3 结论
高职教育强调培养“应用型、技能型”人才,《机械设计基础》课程设计是高职生第一次“应用型”的实践训练,实践表明,以上做法,充分调动了学生的学习热情,课程设计的整体质量有了明显提高,对后续专业课程的学习、毕业设计及学生将来从事工程技术工作奠定了坚实的基础。
参考文献
[1] 庞兴华.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,2010-2.
[2] 李培根.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,2010.
[3] 柴鹏飞,王晨光.机械设计课程设计指导书[M].北京:机械工业出版社,2008.
一 网络课程及Moodle平台概述
1 职业学校网络课程的现状
网络课程是基于Web的课程,即在因特网上通过浏览器来学习的课程。在有网络的环境下,学生们即可开展课程学习,教师随时可以通过网络了解学生学习中遇到的问题,即时地对学生的学习效果做出评价。从2003年开始,教育部积极倡导各大职业学校加强精品网络课程的建设,各职业学校也在积极推行教学改革,构建基于网络和现代数字技术的教育教学和学生管理的动态平台,创建共享型教学和学习资源库、标准化课件、精品课程、网络学习和考试等系统。
2 职业院校Moodle网络教学平台概述
Moodle是基于Web网络平台所建立起来的软件包,这种平台具有模块化对象、导向动态学习环境、在线师生互动、迅速整合与分享课程信息资源、及时发现和解决学生疑难问题的特点。
根据网络课程的教学目标与教学理念,以及职业学校教师与学生对网络课程的需求,Moodle网络教学平台的主要功能模块有:学生用户模块、教师用户模块和管理员功能模块,系统功能模块图如图1所示:
图1 Moodle网络教学平台的主要功能模块
二 职业院校Moodle课程开发的理论基础
1 教学系统设计理论对Moodle课程开发的指导意义
在教学系统设计理论的指引下,Moodle网络课程平台可以针对教学目标与教学内容,调整和完善系统的学习功能,打造以“学”为主的建构主义学习平台,极大地提高了学习者的学习效率,增加了师生间的互动,让教育者对学习者的学习状况有最清晰、最及时的了解,以便随时调整出最优的教学方案。Moodle网络课程平台在这种理论的指引下,打破了传统“填鸭式”的呆板教学的弊端,让教学活动和以学生为主体的教育活灵活现,寓教于乐,成效倍增。
2 人本主义学习理论对Moodle课程开发的指导意义
人本主义学习理论更加注重学习者的心理变化,从人的内心世界着手,激发对学习的热情与动机,不断挖掘学习潜能。人本主义理论是以人为本,让学习者从自己的内心产生对学习的兴趣,这样更有利于激发学生学习兴趣与创新意识。
3 建构主义学习理论对Moodle课程开发的指导意义
建构主义理论让学生们对于知识的掌握具有框架性、整体性,从知识的各个元结构对知识加以理解和应用。这对于Moodle课程开发整体统一思想的树立具有非常重要的指导意义。在这种模式中,学生是知识意义的主动建构者,教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者,教材所提供的知识不再是教师传授的内容,而是学生主动建构意义的对象,媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法,而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流的作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。
三 基于Moodle的网络课程设计遵循的原则和包含的内容
Moodle的网络课程的设计要遵循一定的原则,在设计原则的指导下,设计的模式才能适应市场需求,满足教师教学的需要,也满足学生学习的需要。网络课程设计还包括很多方面的设计,教学资源的设计,教学策略的设计,教学活动的设计以及教学评价的设计。
1 Moodle环境下的课程设计原则
Moodle网络课程关键在于让学生主动参与、主动学习,也让教师提高自身的专业素质,能够突破传统教学的束缚,充分利用现代计算机技术的特点,提高教学质量,提高学生学习成绩。本文把Moodle课程设计过程分为教学分析、制订教学目标、选择教学策略、选择教学资源、设计教学活动和评价与反馈六个环节,如图2所示。
图2 基于Moodle的网络课程的设计原则
(1)总体设计原则
Moodle网络课程的总体设计原则就是互动、交流。在学习的过程中,学生能够主动学习,能够独立思考,并能根据自己的认识提出相应的问题。Moodle网络课程的总体性原则还体现在教师的使用上。教师不仅可以在里边编写教案,教师与教师之间的交流也增多了,提高了教案的质量,也就间接提高了教学质量。
(2)一般性原则
Moodle网络课程设计的一般性原则包括协作学习原则、开放性原则、交互性原则、情境性原则和积极引导原则。协作学习指学生能够通过聊天室等模块进行同学之间的交流。开放性原则是指教师和学生都可以根据自己的想法进行更改,以完善Moodle网络课程设计。交互性原则包括学生之间的交流,也包括学生与教师的交流,包括网络课程和传统教材的交流。情境性原则是指网络课程设计可以方便地利用计算机的技术画面、声音等技术,创造学习情境加深学生对知识的理解和掌握。积极引导原则是指Moodle网络课程设计可以引导学生进行学习,根据学生基础的不同,设计不同的教学内容和教学方法,让学生在引导下学习效率更高,学习效果更好。
2 Moodle环境下的课程设计模式
Moodle环境下的课程设计要以尊重原则为基础,在结合教学实际的情况下对教学过程进行设置。总体来说,Moodle环境下的课程设计模式应该分为这样几个板块:教学目标的设定,尤其应该体现出能力目标和学习目标;交流板块,便于学生和教师之间的互动;教学过程的设计;学生的收获,通过这一板块掌握学生的知识掌握情况。还应该包括反馈板块,这一板块既要包括教师对本堂课的反思,也包括学生对本节课的评价,对教师的教学方法的评价以及提出的建议等。 (1)网络课程设计的前期分析
网络课程设计是一项复杂的工程,在设计之前要对教学活动进行分析,包括课程内容的分析,教学目标的分析,教学内容的分析。只有对这几个方面进行充分地分析,才能结合学生特点设计出高水平的课程。课程内容分析:教师要通过对教材内容的分析得出本次课的教学重点和难点,然后结合学生的特点,制定相应的教学策略。教学目标分析:教学目标的分析在一定程度上影响教学策略的选择,从而影响教学效果。教学内容分析:教学内容分析是指教师对自己要教授的内容进行分析,教师只有对教学内容进行深入、细致地分析,才能对网络课程的设计提供第一手的资料,才能设计出效果更好的网络课程。
(2)网络课程的教学设计
网络课程的设计内容主要包括学习环境的设计,教学资源的设计,教学策略的设计,教学活动的设计。在教学环境的设计上需要以学生的感觉为设计的出发点,在学习环境的设计上充分考虑不同学生的特点。职业院校学生的整体素质偏低,为此要想让这些学生在网络课程学习时能够有好的学习效果,需要设计一种轻松、愉悦的氛围。在教学资源的设计上,强大的教学资源才能支持网络课程的顺利实施。需要包括教学所要用到的各个方面,每一个教师在教育资源库都能找到自己所需要用到的东西。因此教学资源的设计主要体现在两个方面。范围的扩充和内容的及时更新。再次,教学策略的设计,教学策略通俗来讲就是教学方法,就是教师通过什么样的方式让学生掌握知识。教学策略的运用在很大程度上决定着教学的成绩。教学策略的设计要根据教学内容和学生的特点设计,才能调动学生的学习兴趣,取得较好的学习效果。最后是教学活动的设计,教学活动的设计主要是教学过程的设计,要对教学活动中有可能出现的一些情况进行设计。
(3) 网络课程的教学评价设计
网络课程的教学评价设计包含形成性评价设计和总结性评价设计,形成性评价的作用在于引导教师了解教学工作中的不足,便于改进教学方法,提高教学质量,便于教师了解学生的特点,及时地调整教学策略。总结性评价的评价者主要是教师自己,包括对本堂课设计 本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务,欢迎光临dYlw.nET较好的环节的记录,也包括对教学活动中设计失败的记录。通过总结性评价,便于教师总结不足、发挥优势。形成性评价和总结性评价设计一定要客观,要真实反映教学活动的情况,这样才能起到实际作用。
参考文献
[1]张慈珍.利用Moodle平台构建数字化教学环境[J].长春理工大学学报,2011(08).
施工图预算编制具有自己的特点。它不同于土木工程专业的结构设计类课程设计,施工图预算的原理相对简单。在《建设工程工程量清单计价规范》中,对清单构成、如何编制以及各种建筑工程和装饰装修工程的分部分项工程的工程量计算都有十分明确的计算规则[3]。施工图预算的难点是其准确度。建设方根据施工图编制的工程量清单是确定其招标价的依据,施工方编制的施工图预算是确定投标价的依据,也是确定投标策略的基础。没有施工图预算的准确度,建设方会因为增加清单外项目而无法控制工程造价,施工方或因为投标策略不当而不能中标。可见,施工图预算编制准确与否是施工图预算编制的核心问题,也是课程设计中应该培养的基本工程素质。不同于造价专业,在土木工程专业的培养计划中,施工图预算编制课程设计仅是土木工程专业的实践教学体系中的一个组成部分,且其学时相当有限。以辽宁工业大学(以下简称我校)为例,土木工程专业建筑工程方向的课程设计共计11个学分,其他的课程设计均为2周,而施工图预算编制课程设计的时间只有一周。同时,对于土木工程专业的学生来讲,由于施工图预算编制原理相对简单,容易在学生中形成错误的理解,而忽视了施工图预算编制要解决的核心问题。并且,按我校的教学计划安排,施工图预算编制课程设计在最后一个学期,在这样特殊的时间段,如何做好土木工程专业的施工图预算编制课程设计成为教师教学的一个难点。否则,课程设计将流于形式,达不到培养学生基本工程造价控制与管理的能力训练的目的。基于此种情况,我们对施工图预算编制课程设计进行了全面的梳理,尝试了一些方面的改革和调整。
二、保证施工图预算编制课程设计质量的几点措施
(一)不断提高教师的指导水平
改变课程设计停留在模拟或仿真的层次的现状,紧跟工程实际,用实际的项目做课程设计的选题对指导教师提出了更高的要求。要指导学生完成一份建筑工程施工图预算文件的编制,要求指导教师是“双师型”的教师[4]。一方面,具备造价工程师的水平,不仅熟悉预算文件编制的基本流程和要求,而且能很好地把握行业发展趋势,使得学生的课程设计不与工程实践脱节;另一方面,作为一名指导教师,要熟悉和掌握学生的知识构成和水平,根据学生实际水平采取有效的教学手段和方法,有的放矢,真正把学生引入工程实践,在其遇到问题时能给予针对性的指导。
(二)重视课程设计选题
建筑工程的施工图预算,要求完成单位工程的土建工程的施工图预算。选题是课程设计第一环节,选题的核心就是施工图的选择。建筑施工图或结构施工图过于复杂,学生在识图方面遇到太多的困难,就会影响学生完成的积极性,挫伤他们的工作热情。为达到对学生的施工图预算文件编制能力训练目的,我们选择的题目以框架或框架剪力墙结构的一般的办公楼、教学楼、住宅项目为主,其基础部分,选择钢筋混凝土独立基础、筏板基础,而不选择桩基础。选择这样的题目基于如下的考虑:首先,对这类项目学生比较熟悉,识图方面不存在太多问题;同时,其建筑图形状相对规则,项目功能相对比较单一,装饰装修工程量的计算既全面,又不复杂,满足课程设计的训练要求。其次,作为土木工程专业的学生,结构施工图识读是学生走入工作岗位的基本功,并且,钢筋工程量的计算也正是课程设计需要重点训练的内容。
(三)明确课程设计内容、任务量与要求
在短短的一周内,要求每个学生完成一个单位工程的土建工程的预算是不可能的。根据土木工程专业的培养目标,考虑工程实践工作需求,我们确定建筑工程施工图预算编制课程设计的训练重点内容包括:土建工程分部分项工程清单列项、基本混凝土结构构件钢筋工程量的计算、基础土方工程工程量的计算。课程设计采用个人独立完成与小组协作共同完成的形式。教师要合理确定每个学生需完成的工作任务,制定任务分配单,并且根据任务分配单检查每个学生的完成进度和质量。教师要根据施工图纸认真考量,既要工作量饱满,能了解一个土建预算的全工程,同时,也要在给定时间内能够完成。具体来讲,每个单位工程由一个小组学生共同完成并按工程标准提交相应的成果。对每个单位工程项目的施工图按照楼层划分,每两个同学负责一个楼层,在对建筑施工图和结构施工图识读的基础上,对照清单计算规则,共同完成所在楼层的工程量清单列项和计算。清单列项经指导教师确认无误后,每位学生独立完成所在楼层的某一类构件的钢筋工程量的计算过程。根据平法图纸计算钢筋工程量是课程设计的重点,要求每个学生必须独立完成其所在楼层基本结构构件的钢筋工程量的计算。
(四)教师预做课程设计
同其他课程的实践环节一样,要指导好课程设计,要求教师有一定的预算工作实践。首先,教师要具备独立编制一个实际土建单位工程预算的能力,熟悉预算编制的全部过程,熟悉应提交的各种表格及其在计算工程量过程中应注意的问题,以便在课程设计的指导过程中有足够的实际经验。工程预算的准确性是预算的基本要求,也是终极目标。施工图预算编制课程设计的难点是准确性,没有了准确性的要求,课程设计就流于形式,学生只是对施工图预算编制过程有个基本印象,根本不能胜任任何有关工作,也就失去了这门课程设计存在的意义。因此,教师必须在课设前亲自完成学生课程设计任务。在课程设计教学之前,教师通过专业软件,画图,算量,获得课程设计的“标准答案”,也作为检验学生课程设计成果准确性的手段。标准答案的存在,既可以帮助教师及时发现存在的问题,对学生计算结果进行补充和修改,也有助于激发学生的目标感,学生完成课程设计任务的主动性和积极性得到充分发挥。
(五)课程设计指导重点与难点
施工图预算编制课程设计的指导采用每天集中指导加个别指导的模式。按照预先制定的课程设计计划,每天先安排对当日工作内容的重点难点讲解,然后,由学生根据自己的工作任务,独立完成实际操作训练过程,在学生实操过程中,教师要及时给予针对性的指导。结合我们几年的工作实际,以下几个方面是指导的重点:1.课程设计的分部分项工程的清单列项。列项准确是预算准确的前提条件。对于一个初学者来讲,有了建设工程工程量清单计价规范,有了完整的建筑和结构施工图纸,并不能保证每个人都能完整地完成一个单位工程的清单列项工作。教师的指导重点在三个方面,第一是工程图识读,第二是列项顺序,第三是对清单计价规范的理解。目标是准确、全面,不重不漏。2.钢筋工程量计算。目前,工程实践中多是以软件计算来完成各分部分项工程量的计算,但是,对于钢筋工程量的手工计算仍是基本要求。我们在工程量计算这部分,也把对学生的手算钢筋工程量能力训练作为重点内容。对基本的梁、板、柱、墙以及基础等构件,首先选择典型案例图纸,按不同构件类型讲解计算原理,构造要求,实际施工中的做法等,然后,要求学生完成自己承担的相应楼层的钢筋工程量的计算。这部分,必要的重复计算过程是十分必要的。3.综合单价的确定。综合单价的确定是预算的一个核心问题。指导重点是使学生在熟悉清单模式下综合单价的构成前提下,能根据定额规则,同时充分考虑施工组织设计与施工方案,确定一项分部分项工程的综合单价。4.课程设计的按日检查制度。为督促学生独立完成课程设计任务,我们实行对课程设计每日的签字检查制度。按照预先制定的任务计划,对照教师预做的“标准答案”,按日检查,并将每日检查结果作为成绩评定的依据。5.发现问题,及时解答并进行整理。在课程设计指导过程中,对学生提出的问题不仅回答了事,更要及时进行分析、总结,形成常见问题集,为今后课程设计指导积累资料。
三、结束语
关键词:集散控制系统;课程设计;教学体系;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)23-0072-02
“集散控制系统”是一类分散控制、集中管理的共用控制、共用显示的开放的仪表计算机控制系统,综合了计算机、通信、显示与控制等(4C)技术,并随4C技术的发展而不断发展。自20世纪70年代中期第一套集散控制系统诞生以来,已在国内外工业控制领域得到广泛应用。[1]“集散控制系统”是自动化类专业(尤其是热工过程自动化专业)的核心专业课,其教学分为课程教学与课程设计教学两部分。从系统科学视野来看,课程教学与课程设计教学是DCS教学体系中的两大元素,相互作用形成有机结构,根据系统科学整体性原理,1+1>2,即整体功能大于两元素功能之和,[2]因此要提高“集散控制系统”教学效果有以下两个途径:一是分别改进课程教学体系与课程设计教学体系;二是加强两者的相互作用,形成有机结构,派生出更多新功能,从而提升教学效果。为了培养符合新形势下发电行业对热工过程自动化专业毕业生的就业要求,本文以长沙理工大学热工过程自动化专业为例,探讨了“集散控制系统”教学体系的改革。
一、“集散控制系统”课程教学体系改革
1.修订教学大纲
教学大纲是课程的教学纲要。经过课程教研组多次讨论,结合热工过程自动化专业的最新培养计划,依据拓宽基础、加强素质教育、培养创新能力和工程能力的培养思路修订了“集散控制系统”的教学大纲,进一步明确了“集散控制系统”在整个专业课程体系中的地位和作用,指出了教学目标与期望值,规定了基本教学任务和要求。
2.编写教案讲义
教案是教师实施教学计划与组织课程教学的方案,即为教学程序。课程教研组在教学中选用过两种参考教材,所选课程教材内容比较全面。但是由于集散控制系统的不断发展,所选教材的部分内容已跟不上技术的更新发展。为此,根据最新修订的教学大纲,参考国内外有关火力发电机组最新技术和集散控制系统相关教材,结合课程组近几年形成的教学与科研成果,编写了“集散控制系统”课程的教案与内部讲义。
3.更新教学内容
“集散控制系统”课程的内容涉及到热工过程自动化专业的几乎所有专业基础课程及专业课程知识。随着集散控制系统的迅速发展,知识与技术日新月异,要适应社会发展与需求,就必须在教学过程中关注新型集散控制系统的特点与优势,[5]比较各厂家产品的优缺点,更新教师的知识体系。课程教学结束后召开总结讨论会,根据学生学习情况及教学过程中反馈的信息,反思教学内容编排的合理性与先进性,推陈出新,保持教学内容的前沿性。同时要做到内容的开放式,注意衔接其他专业课程相关内容,将检测技术与控制仪表、热工过程控制系统、锅炉原理、汽轮机原理、计算机控制技术、智能控制技术与控制系统仿真技术等课程相关知识融入到具体的集散控制系统分析和设计中,从而提高学生集散控制系统的分析与综合能力。
4.改进教学方法与教学方式
针对具有不同特点的知识点,采取不同的教学方式方法。在对集散控制系统的基本概念与结构进行分析时,结合PPT、Flash等多媒体课件,以讲授为主、讨论为辅开展课堂教学,尽量活跃课程气氛,把知识点讲解的浅显易懂,做到重点难点突出,在关键处设置问题,启发学生思考。针对算法组态与人机界面内容,需要实践动手的较多,考虑到实验课时的有限性,安排学生自己安装好组态王与DCS教学仿真软件,课堂教师结合实例一边讲解一边示范,学生一边听讲一边学习组态。在讲授数据通信时,结合某电厂科研课题,分析与DCS通信遇到的问题及其解决方案,激发了学生的学习热情。积极探索开发并充分利用网络教学平台,为学生提供灵活自主的第二课堂,拓宽了学生的视野,改善了师生的交流途径。[3]
5.实验教学改革
“集散控制系统”课程的所有实验都在集散控制系统实验教室进行,以前由实验室教师单独承担,为了实现理论教学与实践教学的无缝对接,现由实验室教师与任课教师联合承担,共同编写了实验室指导书,指导学生独立完成实验。根据集散控制系统教学大纲,由于教学时间的限制,安排学生利用课外时间进行六个验证性实验,在和利时MACS系统上开设了四个设计综合性实验,[4]包括一阶单容水箱对象特性测试实验、单容水箱液位PID控制实验、双容水箱液位控制系统设计实验及煤燃烧控制系统设计实验。
二、“集散控制系统课程设计”教学体系改革
“集散控制系统课程设计”是热工自动化专业继“集散控制系统”课程之后一个至关重要的工程实践教学环节,是将书本知识转化为实际运用能力的关键步骤,其学时为两周。其目的在于培养学生运用所学的集散控制系统的分析与设计理论知识解决工程实际问题的能力,进一步发掘和培养学生的创新精神与工程实践能力,即加深学生对热工自动化工作的认识,提升毕业入职后的工作能力。这里主要从教学大纲、课程设计指导书、课程设计选题、指导教师的团队化等方面探索“集散控制系统课程设计”教学体系的改革。
1.教学大纲修订
根据热工过程自动化专业的培养方案,在修订“集散控制系统”教学大纲的同时,修订“集散控制系统课程设计”的教学大纲。修订过程中,密切联系“集散控制系统”知识点,明确课程设计目的是力争全面应用课程所学知识进行现代电厂控制系统的设计,使得学生熟练掌握集散控制系统设计方法与基本技能。大纲规定了设计的基本要求、设计时间、选题原则、考核方式。
2.课程设计指导书与选题优化
“集散控制系统课程设计”主要围绕当前火力发电厂主流容量机组的锅炉自动控制系统设计,给出了炉膛压力控制系统设计、燃烧过程控制系统设计、过热蒸汽温度控制系统设计、再热蒸汽温度控制系统设计、除氧器水位控制系统设计、除氧器压力控制系统设计、汽包水位控制系统设计与磨煤机解耦控制系统设计等八个设计课题。且这些题目会根据电厂自动化的发展适时更新,尽量遴选能激发学生兴趣具有挑战性或前沿性的课题。一般安排5~7名学生为一课题小组,要求各小组选出一名学生任组长,将课题设计分解成若干部分,小组成员分工协作。各小组分别完成总体方案设计、硬件选型、确定软件需求、组态图设计、SAMA图绘制、算法组态、编写设计说明书和答辩等任务,进一步提升学生的综合应用能力、独立分析与解决问题的能力、团队合作精神及创新能力。
3.指导教师团队建设探索
课程设计教学过程中要体现素质教育的实施,必须强化指导教师的主导作用。因而,组建一个优秀的指导教师团队势在必行。指导教师必须有丰富的DCS设计经验,对电厂自动化领域有解决实际问题的工作积累,富有创新意识、创新精神,更应具备高度的责任心。加强“集散控制系统课程设计”指导教师团队建设,一方面组织任课教师与试验指导教师到电厂进行工程化培训,主要目的在于丰富教师的集散控制系统工程实践经验;另一方面聘请实习基地或有合作关系的电厂中的热工自动化工程师担任辅助指导教师。同时注重青年教师科研能力的培养,通过参与相关科研项目,把科研成果凝练成案例指导学生开展课程设计。[5]指导教师中既有理论功底深厚的任课教师、实验知识丰富的实验指导教师,又有工程实践经验丰富的热工自动化工程师,从而逐步组建一支奋发有为的指导教师团队。
三、强化课程设计教学与专业课教学的联系
“集散控制系统”教学主要围绕培养学生的工程实践能力而展开。因而“集散控制系统”课程教学必须与“集散控制系统”课程设计教学有机融合。在课程教学阶段,根据课程教研小组统一安排,把“集散控制系统”课程设计的题目及设计指导书下发给学生,从而使得课程教学基本围绕课程设计进行。在原本枯燥的专业课教学中引进了类似“案例教学”的方式,增强了学生学习的针对性,激发了学生的学习兴趣与目的,使理论与实践能够适时地统一起来,提高了教学效果。[6]因此,学生在理论教学阶段即可基本完成“集散控制系统”课程设计的建模与算法设计部分内容,大大节省了课程设计时间,让学生腾出宽裕的时间挖掘创造性设计潜能。通过强化“集散控制系统”课程设计教学体系与专业课教学体系的联系,不仅可以使理论教学与实践教学相得益彰,也促进了集散控制系统教学效果的提升。
四、总结
在近几年的教学过程中,课程教研小组对“集散控制系统”教学体系改革进行了探索。通过集散控制系统专业课程及其课程设计教学,加深了学生对集散控制系统分析与设计理论知识的整体认识,理论知识和工程实践实现了有机融合,提高了学生的工程实践能力与团队精神,提升了整体教学效果。
参考文献:
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[3]王轶卿,张,赵英凯.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2009,(1):92-93.
[4]谢又成,周育才,任萍,等.集散控制系统实验室的建设[J].实验室研究与探索,2007,26(5):119-121.
[关键词]Java程序设计 实训 设计
一、实训教学的性质和任务
Java技术是计算机科学与技术相关专业培养的核心技能,本课程设计是在《Java程序设计》课程上设置的,在高职高专人才的培养中占有核心地位。它是巩固学生所学理论知识、培养学生动手能力并使理论与实际相结合的重要实践环节。
本课程设计的目的和任务,是通过学生用Java语言设计一个完整的应用程序,使学生综合应用所学知识完成软件的分析、设计、调试和总结,提高学生对Java语言的综合应用能力和解决问题的能力。
二、实训教学方法手段和考核方法的设计
(1)实训教学方法和手段
任课教师根据课程《网络程序设计Java》教学大纲中的重点内容,给出相应的题目或项目,指导学生完成任务。实训前必须制定好上机步骤,弄清实训目的;要求学生掌握实训项目所需的知识、操作方法或步骤,并写出详细的实训报告。
(2)实训考核方法
通过设计答辩方式,并结合学生的动手能力,独立分析解决问题的能力和创新精神,实训报告和答辩水平以及学习态度综合考评。
考核标准包括:
1.设计与实训报告 (20%);
2.程序的可用性,实用性,通用性,可扩充性(30%) ;
3.学生的动手能力、综合解决问题能力、创新精神(20%) ;
4.答辩水平(20%)。
5.态度和纪律 10% (分为优、良、中、及格和不及格五档)
三、实训内容与要求
(1)java系统程序开发
资产管理系统、学生信息管理系统、电子商务系统、网络购物系统、网络聊天室、人事管理系统、选课系统、论文管理系统、新闻系统、考试管理系统、学生宿舍管理系统等。学生可以小组为单位任选其一完成。
(2)Applet程序开发
做一个广告屏,显示一段文字,如图1所示,能够对文字的颜色、风格、字体、字号等修改。
要求:做成APPLET程序或APPLICATION程序;用APPLETVIEWER运行;能够在网页中运行。
(3)游戏开发
1.五子棋双人对弈
开发游戏性程序,例如五子棋双人对弈程序、扫雷程序,根据学生情况,此部分为选做内容。
五子棋双人对弈程序要求:
①按“重新开具”可以开始新的一局。
②需提示当前该哪方下棋,并提示已下棋子的信息。
③一方赢时游戏结束。
2.俄罗斯方块游戏。
说明:以上内容为模板内容,其它题目也可自己设计,但难度要相当。具体内容可根据实际由指导老师审定。
(4)总体要求
1.对系统进行功能模块分析、控制模块分析正确;
2.系统设计要实用;
3.编程简练,可用,功能全面,具有较好的健壮性;
4.说明书、流程图要清楚。
四、授课计划与学时安排
(1)教师介绍本课程设计的目的、内容、要求、方法和安排。(4学时)
(2)学生消化信息、完成设计报告。(6学时)
(3)教师审查设计报告。通过审查的学生的设计报告,然后调整确定实施方案。 (4学时)
(4)学生完成课程设计的程序设计环节指导老师作必要的现场指导。(20学时)
(5)验收并简单考核。(4学时)
(6)撰写总结和实训报告。(2学时)
五、课程设计指导教师
由主讲教师和实验指导教师共同承担。
六、课程设计地点
计算机中心机房或者学院专业机房
【关键词】基于项目;数据库;课程设计;教学研究
数据库课程设计是计算机相关专业的一门非常重要的专业实践课,该课程总的学习目标是让学生熟练掌握数据库技术的相关理论知识,并能够理论联系实际,解决实际问题。通过数据库课程设计的实践环节,培养学生分析、设计和编程实现数据库应用系统的能力,让学生具备较好的数据库项目实践能力,掌握过硬的职业技能。本文对数据库课程设计教学中存在的主要问题进行了细致的分析,提出了基于项目的数据库课程设计的详细教学方案。
1.数据库课程设计中存在的主要问题
(1)学生参与数据库课程设计的积极性不高、知识和技术储备不够。
(2)学生重编程实现而轻分析和设计。
(3)课程人员组织和时间安排不太合理,任务设计和要求偏低。
(4)课程考核方式、评价体系和管理过程不够科学。
2.基于项目的数据库课程设计教学方案的设计与实施
2.1 基于项目的数据库课程教学方案
本文提出的基于项目的数据库课程设计教学方案是指设计能够吸引学生兴趣、难易适中、选题丰富并且能够满足不同层次的学生需求的项目设计任务,参照软件公司分析、设计、编程实现应用软件的基本步骤和人员组织形式来安排和组织学生进行数据库课程设计。其重点在于把学生的课程设计任务提高到软件工程项目的高度,并通过模拟实训加以实施。按照软件工程传统方法学的思想,结合数据库设计的基本步骤,将数据库应用软件的开发简单划分为需求分析、总体设计、详细设计、编码和测试四个阶段。每个阶段的任务均在指导老师的指导下,由项目组成员通力协作、自主完成。在每个阶段结束后,采用项目评审的方法,对每个小组每个学生的具体工作进行阶段性评审,学生分组汇报工作成果,并按照软件工程的要求提交阶段性技术文档。项目模拟实训根据课程设计选题采用项目小组的形式进行分工,项目规模和难度由指导老师和项目小组全体成员根据课程设计指导书协商决定。每个项目小组由一名同学担任项目组长,项目组长可以根据小组内每个人的能力和经验合理分配任务。每个学生在项目开发过程中,担任不同的角色。在工作中,项目小组的成员相互沟通和交流,组与组之间也可以相互借鉴学习,提高学生的参与积极性,培养学生的团队合作精神。
2.2 基于项目的数据库课程教学方案的实施
2.2.1 课程设计的选题
数据库课程设计是培养学生创新能力的有效途径,其设计题目应该具有一定的应用背景,让学生能够遵循软件工程的基本原理设计一个具有实用价值的数据库应用系统,使所学知识能够融会贯通。
精心准备和策划设计适当的项目,是实施基于项目的数据库课程设计教学的关键。在确定项目时应综合考虑以下几方面的因素:(1)能将数据库的理论知识和实际应用技能较好的结合在一起;(2)所选项目数量要足够多,涉及面要广而且是学生比较熟悉和有兴趣的应用领域;(3)项目的难易程度要能够满足不同层次的学生的需求;(4)项目的整个开发流程要规范,以项目为主线,引导学生把掌握的程序编程知识、数据库和软件工程等理论应用到软件开发实践当中去,让学生掌握软件开发的整个开发流程,具备项目开发的实战经历。
2.2.2 课程设计的人员组织
按照开发流程,参照软件公司的人员组织形式,将班级的学生分组,每组5至6人,以学生自由组合为基础,教师可根据学生的兴趣和特长、编程水平、知识结构、学习能力、性格特点、男女搭配等因素进行调整。每个同学可以担任不同的角色:如项目管理员,系统分析员,系统设计员,系统开发员等。
每个小组由其成员推选产生一名项目组长,负责制定本小组的开发计划、工作任务的分配和调度、监督实施等工作。在组长的指挥下,对小组成员进行分工,语言表达能力强善于沟通的同学负责联系工作和调查研究,美工好的同学负责界面设计,编程能力强的负责代码的编写,程序设计能力强的负责系统的整体设计和程序调试,写作能力强的负责技术文档的书写等。教师要负责帮助把握进度,提醒学生合理分配工作时间等。
按小组形式开发项目,不但有利于培养学生的团队合作精神和提高学生的管理能力,而且更接近工作实际。
2.2.3 综合设计过程
学生发挥各自的特长分工协作,运用已学软件工程、数据库理论思想和数据库设计理念、C#或C++等编程语言,具体设计实现一个小型数据库应用系统。开发设计过程按以下顺序进行——自选课程设计课题,调查用户需求,总结归纳数据流程,分析性能,书写需求分析及总体设计报告(包括数据流图、数据字典、数据库概念模型、逻辑模型、系统功能模块),完成应用系统的开发,进行系统整合和测试,功能完善,汇报设计成果(包括撰写设计报告、系统验收、结果汇报)。主要分为需求分析、项目设计、项目实施和成果展示。
(1)需求分析是保证项目顺利完成的前提。需求分析做得不好,甚至会导致整个系统返工重做。因此,在课程设计环节中学生必须根据教师提供的项目背景资料,通过图书馆、网络或相应的组织、部门、企业去查找相关资料,结合自己的生活经验,对数据和处理进行分析,画出各层数据流图,做好详细地需求分析。教师要对学生的需求分析报告进行指导和评价。
(2)项目设计是关键。本阶段主要包括数据库的概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。要求学生在需求分析的基础上,设计E—R模型,详细描述实体的属性及实体之间的联系;实现E-R图向关系模型的转换,并对关系模型进行优化;定义主键、外键、视图、索引等。此外学生还应该设计出系统的功能模块图。教师通过检查学生设计的E-R图、关系模型和功能模块图,对每个组进行分析、评价和指导。
(3)项目实施。项目实施即数据库的实施、运行与维护阶段,主要包括应用系统的编程与调试。指导教师为学生提供技术支持,适时组织讨论、讲解和归纳总结为学生提供解决问题的新思路、新方法。
(4)成果展示。学生以项目组的形式完成了项目的整体设计与开发后,各个小组将在课程设计末期进行成果汇报和展示,接受教师和其他同学的评价。通过作品展示和评价,可以激发学生的竞争意识,促进项目组成员之间的交流与协作。
2.2.4 课程设计的时间安排
针对课程设计时间安排上的不合理问题,采取双管齐下的方式。首先增加教学计划中数据库课程设计的教学学时,由原来的2周改变为4周,使得学生有足够的时间来完成课设任务。其次,提前让学生进入分组和选题环节,并将每个人要完成的任何合理分配,让学生提前进入做好项目的知识储备、调研等前期准备工作。
2.2.5 课程设计的考核与评定
加强过程考核,提高对课程设计的总体要求,细化评价指标。学生在课程设计结束后,不仅要提交软件系统,还要提交课程设计报告,并进行分组汇报。课程设计的最终成绩由以下几部分组成:考勤lO%,平时抽查1O%,答辩20%,课程设计报告30%,系统演示30%。其中前四项由教师评分,系统演示由学生评分,每组各选派一名代表给大家演示系统并介绍基本情况,由各组分组讨论,对其它组开发的系统进行评价和评分,最后取平均分并公布成绩。
为学生提供展示自我的平台,建立完善的考核指标和体系,这样不仅有利于激发学生的学习兴趣和积极性,也有利于提高学生运用数据库理论实际问题的能力。
3.总结
通过基于项目的数据库课程设计教学研究,不仅使学生能够在理解数据库理论的基础上,实际动手开发一个实际的应用系统,而且在一系列的开发设计过程工作中能够树立学生的项目开发管理思想,能够培养学生应有的团队协作、自主管理、主动学习、创新思维、综合运用、动手实践等能力。使数据库课程设计真正成为学生验证理论的“实验场”,成为开发学生潜力、培养实战能力的“战场”,成为体验项目开发过程的“运动场”。
参考文献
[1]王艳红,章小莉,姜湘岗.在数据库课程设计中培养学生项目开发能力[J].教育与教学研究,2009,13.
[2]杜华.项目驱动教学法在数据库课程设计中的应用[J].福建电脑,2012,5.